傳統的鋼結構主要靠手工焊接來實現，對于制造大型結構、高應力的鋼結構，如大型起重機的吊梁、風電塔等，屬于線性長度比較長且對質量標準要求比較高，同時還需要豐富的經驗和有效的操作。高能、現代化的激光焊接技術可以滿足這些要求，IWS經過2.5年的研究，針對低變形和低的能量輸入來焊接厚壁結構的研究，實現了這一目標。

德國弗朗霍夫ＩＷＳ研究所研發出一種使用較平和的激光功率和較低的能量來實現鋼的焊接。

在當今社會，能源的高效利用和效率的提升變得越來越重要，這主要是得益于不斷上漲的成本壓力和日益嚴格的環保方面的要求。因此，來自德國的弗朗霍夫IWS研究所及其合作伙伴發展一種替代工藝來替代傳統的鋼結構焊接方式，這一替代解決方案不僅提供了工藝上的解決方案，還基于硬件和激光安全等方面進行了改進。

圖：來自Fraunhofer IWS 的研究人員使用一個室內的起重機部件，該部件使用的是 S355J2 結構鋼（尺寸規格為4X0.75X0.5米），來展示他們所發展的激光MPNG焊接工藝可以減少成本至少80%，填料的消耗至少減少85%，比較對象為同傳統焊接工藝相比較的話。? Fraunhofer IWS/René Jungnickel

這一技術使用的是功率并不高的激光來焊接高強度材料，同時還可以顯著的降低能源的消耗和降低工作成本，與此同時還能提升加工速度。同傳統的激光焊接相比較，其能量消耗至少降低至少80%。

該工藝還可以實現強化材料，這一革新的激光焊接工藝，將在5月30日的德國展會上進行展出。

視頻：德國弗朗霍夫IWS的焊接技術簡介

許多結構都會用到鋼結構。如輪船上的容器、軌道交通、橋梁或風力渦輪塔，任何這一類型的結構都至少有幾百米長的焊縫。

傳統的工藝過程，如活性氣體焊、埋弧焊等技術，經常用來實現上述結構的連接。問題在于，這些技術存在弧的能量強度低，大比例的能量并沒有真正的用于焊接上，而是以熱的形式在部件中和空氣中消失了。

弧焊中的這些能量-強度相關的工藝過程會對制造的部件造成非常顯著的熱損傷，進而造成結構的嚴重變形，從而造成隨后還需要大量的工作來進行補救，Dirk Dittirch博士說到，他是IWS激光焊接研究小組的負責人。

圖：左圖，使用發展的激光MPNG技術焊接后得到的對接焊時的橫截面和T型焊接頭，可以顯著的降低制造成本和材料的消耗。下圖右側的線條圖，激光束的位置在兩個板材邊緣的位置進行焊接，填料與此同時在前面進行添加。這一工藝導致焊縫的質量比較好。? Fraunhofer IWS

Dittirch博士領導的研究小組發展了一個能效高的焊接技術，這一技術是VEMES-能效和低變形激光多道窄間隙焊接項目的一部分。

激光多道窄間隙焊接（簡寫為Laser ＭＰＮＧ）是使用商業化的高功率激光，同時從傳統工藝的方法中減少焊接層數和從而顯著的減少焊縫的體積。這些焊接中的要素是關鍵得益點。

圖：全部采用激光焊接，焊接的是一個四米長的重載起重機梁以顯示該技術所得到的低變形和能量消耗低

取決于部件，我們可以將焊接部件所需要的能量降低８０％，并且我們所需要的填充焊料同傳統的弧焊相比，可以降低８５％。

更為重要的是，目前所研究的部件的焊接不需要進行強化處理的過程。結果，我們產品的制造時間就縮短了，制造成本也跟著相應的降低了，同時還可以加工高強度鋼材料和顯著的提高ＣＯ２在整個供應鏈的平衡。考慮到在德國有很多鋼結構需要焊接，在世界范圍內則更多，由此可知，這將是一個非常巨大的優勢。

這是因為激光束的高度集中而聚焦在以一個點上，這就使得焊縫周圍幾乎可以保持在冷的狀態下，而且傳統焊接工藝的焊縫為V形的。

圖：柔性可調節的光束模式：左圖：細小的光束直徑且光束強度高，這主要用于深的穿透焊接（小孔焊機）；右圖，大的環狀形狀的激光束，可以用來進行熱傳導焊接

如果將激光焊接用于鋼結構，這將對德國的中小企業來說將是一個振奮人心的消息，將在國際市場擁有非常大的競爭力，Dittirch博士說到，我們可以為工業界提供有效的焊接技術來革新鋼結構的焊接，這得益于該技術的成本－效益高和制造過程中能源－資源的節省。

圖： 發展的光纖激光在進行光束形狀調節后的一個案例

來自IWS的研究人員展示了這核心技術的發展，在室內起重機上進行了應用的案例實操。他們發展的這一焊接技術使用了特殊和集成了光學保護的概念。

這一設計的構建，由一個四米長的舉行輪廓的室內起重機來實現設計和制造出相當的，同傳統要求一致的部件。制造出典型的焊縫，對接焊縫30mm，T型接頭為15mm的板材。

圖： 多光纖激光焊接工藝。激光束的形狀和輪廓可以在不超過30毫秒的時間內改變/調節/修改，而不需要額外的外部光學鏡片就可以實現.